进入新世纪,特别是“十二五”以来,高速公路建设正如火如荼地进行。受我国地形和能源消费结构等因素的影响,越来越多的高速公路不得不穿越煤矿采空区,根据采空区地表沉陷规律,采空巷道或多或少地会对路面产生一些不利影响,为了减轻这些影响,在修建高速公路时大多对采空巷道进行充填处治,但选用什么样的充填体和充填率以及充填多少采空巷道才能将影响控制在可接受的范围内是一个需要研究的课题。本文在查阅大量相关文献基础上,结合某高速公路K2+535～K2+650段工程实际进行研究,取得主要成果如下：(1)从采空区路基路面稳定性分析评价领域和时间分布顺序方面整理文献,分析了五种方法的进展及各方法的优缺点和目前研究中存在的问题；分析了采空区地表沉陷移动规律和变形影响因素及机理,将各因素划分为6个类别；(2)建立了该段高速公路下覆采空巷道的物理力学模型,利用FLAC3D分别模拟分析了在围岩是否有水渗流和路面是否有车辆通过四种情况下的路面沉降规律,确定了其中最不利的情况；(3)确定正交实验方案,针对最不利条件,从充填体、充填率、充填数量三个因素及各因素三个水平出发进行9次实验,依据实验结果,利用极差和方差分析,确定出各因素显著性影响顺序并确定最优化充填方案；(4)分析最优化充填方案,进一步采取4种联合控制措施,并对采取控制措施后的方案进行数值模拟分析,从路面最大沉降值和沉降趋势方面验证了控制措施的正确性。